ข่าว

ขอบคุณสำหรับการเยี่ยมชมเนื้อหาใยแก้วกระจายใย cabronคุณกำลังใช้เบราว์เซอร์เวอร์ชันที่มีการรองรับ CSS ที่จำกัดเพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดตแล้ว (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer)นอกจากนี้ เพื่อให้แน่ใจว่าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจึงแสดงไซต์ที่ไม่มีสไตล์และ JavaScript
คอนกรีตเสริมเหล็กโพลิเมอร์ (FRP) ถือเป็นวิธีการซ่อมแซมโครงสร้างที่เป็นนวัตกรรมและประหยัดในการศึกษานี้ ได้เลือกวัสดุทั่วไปสองชนิด [พอลิเมอร์เสริมใยคาร์บอน (CFRP) และพอลิเมอร์เสริมใยแก้ว (GFRP)] เพื่อศึกษาผลการเสริมแรงของคอนกรีตในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมีการกล่าวถึงความต้านทานของคอนกรีตที่มี FRP ต่อการโจมตีของซัลเฟตและวงจรการละลายน้ำแข็งที่เกี่ยวข้องกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเพื่อศึกษาพื้นผิวและการเสื่อมสภาพภายในของคอนกรีตระหว่างการสึกกร่อนแบบคอนจูเกตวิเคราะห์ระดับและกลไกของการกัดกร่อนของโซเดียมซัลเฟตด้วยค่า pH กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน SEM และสเปกตรัมพลังงาน EMFการทดสอบกำลังรับแรงอัดตามแนวแกนถูกนำมาใช้เพื่อประเมินการเสริมกำลังของเสาคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP และความสัมพันธ์ของความเค้นและความเครียดได้มาจากวิธีการต่าง ๆ ของการเก็บรักษา FRP ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนทำการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดเพื่อสอบเทียบผลการทดสอบการทดลองโดยใช้แบบจำลองการทำนายที่มีอยู่สี่แบบข้อสังเกตทั้งหมดบ่งชี้ว่ากระบวนการย่อยสลายของคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP นั้นซับซ้อนและมีไดนามิกภายใต้ความเค้นคอนจูเกตโซเดียมซัลเฟตจะเพิ่มความแข็งแรงของคอนกรีตในรูปแบบดิบอย่างไรก็ตาม วงจรการละลายน้ำแข็งที่ตามมาอาจทำให้คอนกรีตแตกร้าวรุนแรงขึ้น และโซเดียมซัลเฟตยังลดความแข็งแรงของคอนกรีตลงอีกโดยส่งเสริมการแตกร้าวมีการเสนอแบบจำลองตัวเลขที่แม่นยำเพื่อจำลองความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบและประเมินวงจรชีวิตของคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP
ในฐานะที่เป็นนวัตกรรมการเสริมแรงคอนกรีตที่ได้รับการวิจัยตั้งแต่ทศวรรษที่ 1970 FRP มีข้อดีคือน้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อน ทนทานต่อความเมื่อยล้า และการก่อสร้างที่สะดวก1,2,3เมื่อต้นทุนลดลง จึงกลายเป็นเรื่องปกติในการใช้งานด้านวิศวกรรม เช่น ไฟเบอร์กลาส (GFRP) คาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) ไฟเบอร์บะซอลต์ (BFRP) และเส้นใยอะรามิด (AFRP) ซึ่งเป็น FRP ที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับการเสริมแรงโครงสร้าง4, 5 วิธีการกักเก็บ FRP ที่เสนอสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพคอนกรีตและหลีกเลี่ยงการพังทลายก่อนเวลาอันควรอย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมภายนอกต่างๆ ในงานวิศวกรรมเครื่องกลมักส่งผลต่อความทนทานของคอนกรีตจำกัด FRP ทำให้ความแข็งแรงลดลง
นักวิจัยหลายคนได้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงความเค้นและความเครียดในคอนกรีตที่มีรูปร่างและขนาดหน้าตัดที่แตกต่างกันยางและคณะ6 พบว่าความเครียดขั้นสุดท้ายและความเครียดมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับการเจริญเติบโตของความหนาของเนื้อเยื่อเส้นใยWu et al.7 ได้รับเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดสำหรับคอนกรีตที่มีข้อจำกัด FRP โดยใช้ไฟเบอร์ประเภทต่างๆ เพื่อทำนายความเครียดและน้ำหนักบรรทุกสูงสุดLin et al.8 พบว่าแบบจำลองความเค้นความเครียดของ FRP สำหรับแท่งกลม สี่เหลี่ยม สี่เหลี่ยม และวงรีนั้นแตกต่างกันอย่างมาก และได้พัฒนาแบบจำลองความเครียดที่เน้นการออกแบบใหม่โดยใช้อัตราส่วนของความกว้างและรัศมีมุมเป็นพารามิเตอร์Lam et al.9 สังเกตว่าการเหลื่อมกันที่ไม่สม่ำเสมอและความโค้งของ FRP ส่งผลให้เกิดการแตกหักและความเค้นใน FRP น้อยกว่าการทดสอบแรงดึงของแผ่นคอนกรีตนอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ศึกษาข้อจำกัดบางส่วนและวิธีการจำกัดใหม่ๆ ตามความต้องการในการออกแบบในโลกแห่งความเป็นจริงที่แตกต่างกันวังและคณะ[10] ทำการทดสอบแรงอัดตามแนวแกนบนคอนกรีตทั้งหมด บางส่วน และคอนกรีตไม่จำกัดในสามโหมดจำกัดมีการพัฒนาแบบจำลอง "ความเค้น-ความเครียด" และให้ค่าสัมประสิทธิ์ของผลกระทบจำกัดสำหรับคอนกรีตปิดบางส่วนวู และคณะ11 ได้พัฒนาวิธีการทำนายการพึ่งพาความเค้น-ความเครียดของคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP โดยคำนึงถึงผลกระทบจากขนาดMoran et al.12 ประเมินคุณสมบัติการบีบอัดโมโนโทนิกตามแนวแกนของคอนกรีตที่มีข้อจำกัดด้วย FRP helical strip และได้รับเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดอย่างไรก็ตาม การศึกษาข้างต้นส่วนใหญ่ตรวจสอบความแตกต่างระหว่างคอนกรีตปิดล้อมบางส่วนและคอนกรีตปิดล้อมทั้งหมดบทบาทของ FRP ที่จำกัดส่วนที่เป็นรูปธรรมบางส่วนยังไม่ได้รับการศึกษาโดยละเอียด
นอกจากนี้ การศึกษายังประเมินสมรรถนะของคอนกรีตอัดแรง FRP ในด้านกำลังอัด การเปลี่ยนแปลงความเครียด โมดูลัสเริ่มต้นของความยืดหยุ่น และโมดูลัสการแข็งตัวของความเครียดภายใต้สภาวะต่างๆTijani และคณะ13,14 พบว่าความสามารถในการซ่อมแซมของคอนกรีตจำกัด FRP ลดลงตามความเสียหายที่เพิ่มขึ้นในการทดลองซ่อมแซม FRP บนคอนกรีตที่เสียหายในตอนแรกมาและคณะ[15] ศึกษาผลกระทบของความเสียหายเบื้องต้นต่อเสาคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP และพิจารณาว่าผลกระทบของระดับความเสียหายต่อความต้านทานแรงดึงนั้นเล็กน้อย แต่มีผลกระทบอย่างมากต่อการเสียรูปด้านข้างและตามยาวอย่างไรก็ตาม เฉาและคณะ16 สังเกตเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดและเส้นโค้งความเค้น-ความเค้นห่อหุ้มของคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP ซึ่งได้รับผลกระทบจากความเสียหายเบื้องต้นนอกจากการศึกษาเกี่ยวกับความล้มเหลวของคอนกรีตเบื้องต้นแล้ว ยังมีการศึกษาบางส่วนเกี่ยวกับความทนทานของคอนกรีตที่จำกัด FRP ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่รุนแรงอีกด้วยนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ศึกษาการเสื่อมสภาพของคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP ภายใต้สภาวะที่รุนแรง และใช้เทคนิคการประเมินความเสียหายเพื่อสร้างแบบจำลองการเสื่อมสภาพเพื่อทำนายอายุการใช้งานXie และคณะ17 วางคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP ในสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนสูงและพบว่าสภาวะที่มีความร้อนสูงมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติเชิงกลของ FRP ส่งผลให้กำลังรับแรงอัดลดลงทีละน้อยในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด-ด่าง ส่วนต่อประสานระหว่าง CFRP และคอนกรีตจะเสื่อมลงเมื่อเวลาแช่เพิ่มขึ้น อัตราการปลดปล่อยพลังงานแห่งการทำลายชั้น CFRP จะลดลงอย่างมาก ซึ่งนำไปสู่การทำลายตัวอย่างพื้นผิวในที่สุด18,19,20นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์บางคนยังได้ศึกษาผลกระทบของการแช่แข็งและการละลายต่อคอนกรีตจำกัด FRPLiu et al.21 ตั้งข้อสังเกตว่าเหล็กเส้น CFRP มีความทนทานที่ดีภายใต้วงจรการละลายน้ำแข็งโดยพิจารณาจากโมดูลัสไดนามิกสัมพัทธ์ กำลังรับแรงอัด และอัตราส่วนความเค้นต่อความเครียดนอกจากนี้ยังมีการเสนอแบบจำลองที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมสภาพของคุณสมบัติทางกลของคอนกรีตอย่างไรก็ตาม Peng et al.22 คำนวณอายุการใช้งานของ CFRP และกาวคอนกรีตโดยใช้ข้อมูลอุณหภูมิและรอบการละลายน้ำแข็งกวงและคณะ23 ดำเนินการทดสอบการละลายน้ำแข็งอย่างรวดเร็วของคอนกรีต และเสนอวิธีการประเมินการต้านทานการแข็งตัวของน้ำแข็งโดยพิจารณาจากความหนาของชั้นที่เสียหายภายใต้การสัมผัสกับการละลายน้ำแข็งยาซดานี และคณะ24 ศึกษาผลกระทบของชั้น FRP ต่อการแทรกซึมของคลอไรด์ไอออนเข้าสู่คอนกรีตผลการวิจัยพบว่าชั้น FRP มีความทนทานต่อสารเคมีและป้องกันคอนกรีตด้านในจากคลอไรด์ไอออนด้านนอกLiu et al.25 จำลองเงื่อนไขการทดสอบการลอกสำหรับคอนกรีต FRP ที่สึกกร่อนด้วยซัลเฟต สร้างแบบจำลองการลื่น และทำนายการเสื่อมสภาพของส่วนต่อประสานคอนกรีต FRPวังและคณะ26 สร้างแบบจำลองความเค้น-ความเครียดสำหรับคอนกรีตที่มีการกัดเซาะด้วยซัลเฟตที่มีข้อจำกัด FRP ผ่านการทดสอบแรงอัดในแนวแกนเดียวโจวและคณะ[27] ศึกษาความเสียหายที่เกิดกับคอนกรีตที่ไม่จับตัวเป็นก้อนซึ่งเกิดจากวงจรเกลือละลายน้ำแข็งรวมกัน และเป็นครั้งแรกที่ใช้ฟังก์ชันลอจิสติกส์เพื่ออธิบายกลไกความล้มเหลวการศึกษาเหล่านี้มีความก้าวหน้าอย่างมากในการประเมินความทนทานของคอนกรีต FRP-limitedอย่างไรก็ตาม นักวิจัยส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การสร้างแบบจำลองสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยคอนกรีตมักได้รับความเสียหายเนื่องจากการสึกกร่อนที่เกิดจากสภาพแวดล้อมต่างๆสภาพแวดล้อมที่รวมกันเหล่านี้ทำให้ประสิทธิภาพของคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP ลดลงอย่างมาก
วัฏจักรซัลเฟตและการละลายน้ำแข็งเป็นตัวแปรสำคัญสองอย่างที่ส่งผลต่อความทนทานของคอนกรีตเทคโนโลยีโลคัลไลเซชันของ FRP สามารถปรับปรุงคุณสมบัติของคอนกรีตได้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมและการวิจัย แต่ปัจจุบันมีข้อจำกัดการศึกษาหลายชิ้นมุ่งเน้นไปที่ความต้านทานของคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP ต่อการกัดกร่อนของซัลเฟตในพื้นที่เย็นกระบวนการกัดเซาะคอนกรีตปิดล้อม กึ่งปิดล้อม และคอนกรีตเปิดโดยโซเดียมซัลเฟตและการละลายน้ำแข็งสมควรได้รับการศึกษาอย่างละเอียดมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีการกึ่งปิดล้อมแบบใหม่ที่อธิบายไว้ในบทความนี้ศึกษาผลการเสริมแรงต่อเสาคอนกรีตด้วยการแลกเปลี่ยนลำดับการยึด FRP และการสึกกร่อนการเปลี่ยนแปลงระดับจุลภาคและมหภาคในตัวอย่างที่เกิดจากการสึกกร่อนของพันธะมีลักษณะเฉพาะด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน การทดสอบค่า pH กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบ SEM การวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงาน EMF และการทดสอบทางกลแกนเดียวนอกจากนี้ การศึกษานี้ยังกล่าวถึงกฎหมายที่ควบคุมความสัมพันธ์ของความเค้นและความเครียดที่เกิดขึ้นในการทดสอบทางกลแนวแกนเดียวค่าความเครียดและความเครียดขีดจำกัดที่ได้รับการตรวจสอบจากการทดลองได้รับการตรวจสอบความถูกต้องโดยการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดโดยใช้แบบจำลองความเครียดขีดจำกัดที่มีอยู่สี่แบบแบบจำลองที่นำเสนอสามารถทำนายความเครียดและความแข็งแรงสูงสุดของวัสดุได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการเสริมแรง FRP ในอนาคตสุดท้าย ทำหน้าที่เป็นแนวคิดพื้นฐานสำหรับแนวคิด FRP คอนกรีตต้านทานการแข็งตัวของเกลือ
การศึกษานี้ประเมินการเสื่อมสภาพของคอนกรีตจำกัด FRP โดยใช้การกัดกร่อนของสารละลายซัลเฟตร่วมกับวงจรการละลายน้ำแข็งการเปลี่ยนแปลงในระดับจุลภาคและระดับมหภาคที่เกิดจากการสึกกร่อนของคอนกรีตได้รับการแสดงให้เห็นโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด การทดสอบค่า pH สเปกโทรสโกปีพลังงาน EDS และการทดสอบทางกลแบบแกนเดียวนอกจากนี้ยังทำการศึกษาคุณสมบัติทางกลและการเปลี่ยนแปลงความเครียดของคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP ภายใต้การสึกกร่อนของพันธะโดยใช้การทดลองการบีบอัดตามแนวแกน
FRP Confined Concrete ประกอบด้วยคอนกรีตดิบ วัสดุห่อหุ้มด้านนอก FRP และกาวอีพ็อกซี่เลือกวัสดุฉนวนภายนอกสองชนิด: CFRP และ GRP คุณสมบัติของวัสดุแสดงในตารางที่ 1 อีพอกซีเรซิน A และ B ใช้เป็นกาว (อัตราส่วนการผสม 2:1 โดยปริมาตร)ข้าว.1 แสดงรายละเอียดการสร้างวัสดุผสมคอนกรีตในรูปที่ 1a ใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ Swan PO 42.5มวลรวมหยาบคือหินบะซอลต์บดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-10 และ 10-19 มม. ตามลำดับดังแสดงในรูป1b และ cในฐานะที่เป็นสารตัวเติมในรูปที่ 1 ก. ใช้ทรายแม่น้ำธรรมชาติที่มีค่าโมดูลัสความละเอียด 2.3เตรียมสารละลายโซเดียมซัลเฟตจากเม็ดของโซเดียมซัลเฟตปราศจากน้ำและน้ำจำนวนหนึ่ง
องค์ประกอบของส่วนผสมคอนกรีต: a – ซีเมนต์, b – รวม 5–10 มม., c – รวม 10–19 มม., ง – ทรายแม่น้ำ
ความแข็งแรงในการออกแบบของคอนกรีตคือ 30 เมกะปาสคาล ซึ่งส่งผลให้การทรุดตัวของคอนกรีตซีเมนต์ใหม่อยู่ที่ 40 ถึง 100 มม.อัตราส่วนผสมคอนกรีตแสดงในตารางที่ 2 และอัตราส่วนของมวลรวมหยาบ 5-10 มม. และ 10-20 มม. คือ 3:7ผลกระทบของการมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมถูกสร้างแบบจำลองโดยการเตรียมสารละลาย NaSO4 10% ก่อน แล้วจึงเทสารละลายเข้าไปในห้องรอบการแช่แข็ง-ละลายน้ำแข็ง
ส่วนผสมคอนกรีตถูกเตรียมในเครื่องผสมแบบบังคับขนาด 0.5 ลบ.ม. และใช้คอนกรีตทั้งชุดเพื่อวางตัวอย่างที่ต้องการก่อนอื่น ส่วนผสมคอนกรีตถูกเตรียมตามตารางที่ 2 และผสมซีเมนต์ ทราย และมวลรวมหยาบเป็นเวลาสามนาทีจากนั้นกระจายน้ำอย่างสม่ำเสมอและคนเป็นเวลา 5 นาทีต่อจากนั้น ตัวอย่างคอนกรีตถูกหล่อลงในแม่พิมพ์ทรงกระบอกและอัดแน่นบนโต๊ะแบบสั่น (แม่พิมพ์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ซม. สูง 20 ซม.)
หลังจากบ่มเป็นเวลา 28 วัน ตัวอย่างจะถูกห่อด้วยวัสดุ FRPการศึกษานี้กล่าวถึงวิธีการสามวิธีสำหรับเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก ได้แก่ แบบปิดสนิท แบบกึ่งจำกัด และแบบไม่จำกัดสองประเภทคือ CFRP และ GFRP ใช้สำหรับวัสดุที่จำกัดFRP เปลือกคอนกรีต FRP ปิดสนิท สูง 20 ซม. ยาว 39 ซม.ด้านบนและด้านล่างของคอนกรีตที่ยึด FRP ไม่ได้ถูกปิดผนึกด้วยอีพ็อกซี่กระบวนการทดสอบแบบกึ่งสุญญากาศเป็นเทคโนโลยีสุญญากาศที่เสนอเมื่อเร็วๆ นี้อธิบายไว้ดังต่อไปนี้
(2) ใช้ไม้บรรทัดลากเส้นบนพื้นผิวทรงกระบอกคอนกรีตเพื่อกำหนดตำแหน่งของแถบ FRP ระยะห่างระหว่างแถบคือ 2.5 ซม.จากนั้นพันเทปรอบพื้นที่คอนกรีตที่ไม่ต้องการ FRP
(3) พื้นผิวคอนกรีตขัดให้เรียบด้วยกระดาษทราย เช็ดด้วยแอลกอฮอล์วูล และเคลือบด้วยอีพ็อกซี่จากนั้นติดแถบไฟเบอร์กลาสลงบนพื้นผิวคอนกรีตด้วยตนเองและกดช่องว่างเพื่อให้ไฟเบอร์กลาสยึดติดกับพื้นผิวคอนกรีตอย่างเต็มที่และหลีกเลี่ยงฟองอากาศสุดท้าย กาวแถบ FRP ลงบนพื้นผิวคอนกรีตจากบนลงล่าง ตามรอยที่ทำด้วยไม้บรรทัด
(4) หลังจากผ่านไปครึ่งชั่วโมง ให้ตรวจสอบว่าคอนกรีตแยกออกจาก FRP หรือไม่หาก FRP ลื่นไถลหรือยื่นออกมา ควรแก้ไขทันทีชิ้นงานที่ขึ้นรูปจะต้องบ่มเป็นเวลา 7 วันเพื่อให้มั่นใจถึงความแข็งแรง
(5) หลังจากการบ่ม ให้ใช้มีดอเนกประสงค์เพื่อลอกเทปออกจากพื้นผิวคอนกรีต และสุดท้ายจะได้เสาคอนกรีต FRP กึ่งปิดสนิท
ผลลัพธ์ภายใต้ข้อจำกัดต่างๆ แสดงในรูป2. รูปที่ 2a แสดงคอนกรีต CFRP ที่ปิดล้อมอย่างสมบูรณ์ รูปที่ 2b แสดงคอนกรีต CFRP แบบกึ่งทั่วไป รูปที่ 2c แสดงคอนกรีต GFRP ที่ปิดล้อมอย่างสมบูรณ์ และรูปที่ 2d แสดงคอนกรีต CFRP กึ่งที่มีข้อจำกัด
รูปแบบที่ปิด: (a) CFRP ที่ปิดสนิท;(b) คาร์บอนไฟเบอร์แบบกึ่งปิด(c) ปิดล้อมด้วยไฟเบอร์กลาส;(d) ไฟเบอร์กลาสกึ่งปิด
มีสี่พารามิเตอร์หลักที่ได้รับการออกแบบเพื่อตรวจสอบผลกระทบของข้อจำกัด FRP และลำดับการสึกกร่อนต่อประสิทธิภาพการควบคุมการสึกกร่อนของกระบอกสูบตารางที่ 3 แสดงจำนวนตัวอย่างเสาคอนกรีตตัวอย่างสำหรับแต่ละหมวดหมู่ประกอบด้วยตัวอย่างสถานะที่เหมือนกันสามตัวอย่างเพื่อให้ข้อมูลสอดคล้องกันค่าเฉลี่ยของตัวอย่างสามตัวอย่างได้รับการวิเคราะห์สำหรับผลการทดลองทั้งหมดในบทความนี้
(1) วัสดุอัดลมจัดเป็นคาร์บอนไฟเบอร์หรือไฟเบอร์กลาสทำการเปรียบเทียบผลของเส้นใยสองประเภทต่อการเสริมแรงของคอนกรีต
(2) วิธีการบรรจุเสาคอนกรีตแบ่งออกเป็นสามประเภท: แบบจำกัดทั้งหมด แบบกึ่งจำกัด และแบบไม่จำกัดความต้านทานการสึกกร่อนของเสาคอนกรีตกึ่งปิดล้อมเมื่อเปรียบเทียบกับอีกสองแบบ
(3) สภาวะการกัดเซาะคือรอบการละลายน้ำแข็งบวกกับสารละลายซัลเฟต และจำนวนรอบการละลายน้ำแข็งคือ 0, 50 และ 100 ครั้งตามลำดับมีการศึกษาผลกระทบของการพังทลายของเสาคอนกรีตที่มีข้อ จำกัด FRP
(4) ชิ้นทดสอบแบ่งออกเป็นสามกลุ่มกลุ่มแรกคือการพันด้วย FRP แล้วกัดกร่อน กลุ่มที่สองคือการกัดกร่อนก่อนแล้วจึงห่อ และกลุ่มที่สามคือการกัดกร่อนก่อน แล้วจึงห่อ แล้วจึงกัดกร่อน
ขั้นตอนการทดลองใช้เครื่องทดสอบสากล, เครื่องทดสอบแรงดึง, หน่วยวัฏจักรการละลายน้ำแข็ง (ชนิด CDR-Z), กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน, เครื่องวัดค่า pH, สเตรนเกจ, อุปกรณ์ดิสเพลสเมนต์, กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน SEM และ เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงาน EDS ในการศึกษานี้ตัวอย่างคือเสาคอนกรีตสูง 10 ซม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 20 ซม.คอนกรีตถูกบ่มภายใน 28 วันหลังการเทและบดอัด ดังรูปที่ 3กตัวอย่างทั้งหมดถูกทำให้แห้งหลังจากการหล่อและเก็บไว้เป็นเวลา 28 วันที่ 18-22°C และความชื้นสัมพัทธ์ 95% จากนั้นจึงห่อตัวอย่างบางส่วนด้วยไฟเบอร์กลาส
วิธีทดสอบ: (ก) อุปกรณ์สำหรับรักษาอุณหภูมิและความชื้นให้คงที่;(ข) เครื่องทำน้ำแข็งละลายน้ำแข็ง(ค) เครื่องทดสอบสากล(d) เครื่องวัดค่า pH;(จ) การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์
การทดลองละลายน้ำแข็งใช้วิธีการแช่แข็งแบบแฟลช ดังแสดงในรูปที่ 3bตาม GB/T 50082-2009 “มาตรฐานความทนทานสำหรับคอนกรีตทั่วไป” ตัวอย่างคอนกรีตถูกแช่ในสารละลายโซเดียมซัลเฟต 10% ที่อุณหภูมิ 15-20°C เป็นเวลา 4 วันก่อนที่จะแช่แข็งและละลายหลังจากนั้นการโจมตีของซัลเฟตจะเริ่มต้นและสิ้นสุดพร้อมกันกับวงจรการละลายน้ำแข็งรอบเวลาละลายน้ำแข็งคือ 2 ถึง 4 ชั่วโมง และเวลาละลายน้ำแข็งไม่ควรน้อยกว่า 1/4 ของรอบเวลาควรรักษาอุณหภูมิหลักของตัวอย่างให้อยู่ในช่วงตั้งแต่ (-18±2) ถึง (5±2) °Сการเปลี่ยนจากการแช่แข็งเป็นการละลายน้ำแข็งควรใช้เวลาไม่เกินสิบนาทีตัวอย่างทรงกระบอกที่เหมือนกันสามตัวอย่างสำหรับแต่ละประเภทถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาการสูญเสียน้ำหนักและการเปลี่ยนแปลงค่า pH ของสารละลายตลอด 25 รอบการแช่แข็ง-ละลาย ดังแสดงในรูปที่ 3 มิติหลังจากทุกๆ 25 รอบการละลายน้ำแข็ง ตัวอย่างจะถูกนำออกและทำความสะอาดพื้นผิวก่อนที่จะกำหนดน้ำหนักสด (Wd)การทดลองทั้งหมดดำเนินการในกลุ่มตัวอย่างสามเท่าและใช้ค่าเฉลี่ยเพื่อหารือเกี่ยวกับผลการทดสอบสูตรสำหรับการสูญเสียมวลและความแข็งแรงของตัวอย่างถูกกำหนดดังนี้:
ในสูตร ΔWd คือน้ำหนักที่สูญเสียไป (%) ของตัวอย่างหลังจากทุกๆ 25 รอบการละลายน้ำแข็ง, W0 คือน้ำหนักเฉลี่ยของตัวอย่างคอนกรีตก่อนรอบการละลายน้ำแข็ง (กก.), Wd คือน้ำหนักคอนกรีตเฉลี่ยน้ำหนักของตัวอย่างหลังจาก 25 รอบการละลายน้ำแข็ง (กก.)
ค่าสัมประสิทธิ์การสลายตัวของความแข็งแรงของตัวอย่างมีลักษณะเฉพาะคือ Kd และสูตรการคำนวณมีดังนี้:
ในสูตร ΔKd คืออัตราการสูญเสียความแข็งแรง (%) ของตัวอย่างหลังจากทุก ๆ 50 รอบการละลายน้ำแข็ง, f0 คือกำลังเฉลี่ยของตัวอย่างคอนกรีตก่อนรอบการละลายน้ำแข็ง (MPa), fd คือกำลังเฉลี่ยของ ตัวอย่างคอนกรีตสำหรับ 50 รอบการละลายน้ำแข็ง (MPa)
บนมะเดื่อ3c แสดงเครื่องทดสอบแรงอัดสำหรับชิ้นงานคอนกรีตตาม "มาตรฐานสำหรับวิธีทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของคอนกรีต" (GBT50081-2019) ได้กำหนดวิธีการทดสอบเสาคอนกรีตเพื่อรับแรงอัดอัตราการโหลดในการทดสอบการบีบอัดคือ 0.5 MPa/s และจะใช้การโหลดอย่างต่อเนื่องและต่อเนื่องตลอดการทดสอบความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักบรรทุกกับชิ้นงานทดสอบแต่ละชิ้นได้รับการบันทึกระหว่างการทดสอบทางกลสเตรนเกจติดอยู่กับพื้นผิวด้านนอกของคอนกรีตและชั้น FRP ของชิ้นงานเพื่อวัดสเตรนในแนวแกนและแนวนอนเซลล์ความเครียดใช้ในการทดสอบทางกลเพื่อบันทึกการเปลี่ยนแปลงความเครียดของชิ้นงานทดสอบระหว่างการทดสอบแรงอัด
ทุกๆ 25 รอบการละลายน้ำแข็ง ตัวอย่างของสารละลายละลายน้ำแข็งจะถูกนำออกและใส่ในภาชนะบนมะเดื่อ3 มิติแสดงการทดสอบค่า pH ของสารละลายตัวอย่างในภาชนะการตรวจสอบพื้นผิวและหน้าตัดของตัวอย่างด้วยกล้องจุลทรรศน์ภายใต้สภาวะการละลายน้ำแข็งจะแสดงในรูปที่ 3 มิติสถานะของพื้นผิวของตัวอย่างต่างๆ หลังจาก 50 และ 100 รอบการละลายน้ำแข็งในสารละลายซัลเฟตถูกสังเกตภายใต้กล้องจุลทรรศน์กล้องจุลทรรศน์ใช้กำลังขยาย 400xเมื่อสังเกตพื้นผิวของตัวอย่าง จะสังเกตการสึกกร่อนของชั้น FRP และชั้นนอกของคอนกรีตเป็นหลักการสังเกตภาพตัดขวางของตัวอย่างโดยทั่วไปจะเลือกสภาวะการสึกกร่อนที่ระยะ 5, 10 และ 15 มม. จากชั้นนอกการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ซัลเฟตและวงจรการละลายน้ำแข็งจำเป็นต้องมีการทดสอบเพิ่มเติมดังนั้น พื้นผิวที่ดัดแปลงของตัวอย่างที่เลือกจึงถูกตรวจสอบโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ซึ่งติดตั้งเครื่องสเปกโตรมิเตอร์แบบกระจายพลังงาน (EDS)
ตรวจสอบพื้นผิวตัวอย่างด้วยสายตาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและเลือกกำลังขยาย 400 เท่าระดับของความเสียหายที่พื้นผิวในคอนกรีต GRP แบบกึ่งปิดและไม่มีรอยต่อภายใต้วงจรการละลายน้ำแข็งและการสัมผัสกับซัลเฟตนั้นค่อนข้างสูง ในขณะที่คอนกรีตปิดล้อมทั้งหมดนั้นแทบไม่มีนัยสำคัญประเภทแรกหมายถึงการเกิดขึ้นของการสึกกร่อนของคอนกรีตที่ไหลอย่างอิสระโดยโซเดียมซัลเฟตและตั้งแต่ 0 ถึง 100 รอบการละลายน้ำแข็งดังแสดงในรูปที่ 4aตัวอย่างคอนกรีตที่ไม่มีการสัมผัสกับน้ำค้างแข็งจะมีพื้นผิวเรียบโดยไม่มีลักษณะที่มองเห็นได้หลังจากการสึกกร่อน 50 ครั้ง บล็อกเยื่อกระดาษบนพื้นผิวจะลอกออกบางส่วน เผยให้เห็นเปลือกสีขาวของเยื่อกระดาษหลังจากการกัดเซาะ 100 ครั้ง เปลือกของสารละลายหลุดออกจนหมดระหว่างการตรวจสอบพื้นผิวคอนกรีตด้วยสายตาการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์พบว่าพื้นผิวของคอนกรีตที่แข็งตัวละลายน้ำแข็ง 0 นั้นเรียบและมวลรวมของพื้นผิวและปูนอยู่ในระนาบเดียวกันพบพื้นผิวขรุขระที่ไม่เรียบบนพื้นผิวคอนกรีตที่ถูกกัดเซาะโดยรอบการละลายน้ำแข็ง 50 รอบสิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าปูนบางส่วนถูกทำลายและมีผลึกเม็ดสีขาวจำนวนเล็กน้อยติดอยู่ที่พื้นผิว ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยมวลรวม ปูน และผลึกสีขาวหลังจากการละลายน้ำแข็ง 100 รอบ ผลึกสีขาวขนาดใหญ่จะปรากฏขึ้นบนพื้นผิวของคอนกรีต ในขณะที่มวลรวมหยาบสีเข้มสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอกปัจจุบันพื้นผิวคอนกรีตส่วนใหญ่เป็นผลึกมวลรวมและสีขาว
สัณฐานวิทยาของเสาคอนกรีตเยือกแข็งที่กัดกร่อน: (a) เสาคอนกรีตไม่จำกัด;(b) คอนกรีตเสริมใยคาร์บอนแบบกึ่งปิด(ค) คอนกรีตกึ่งปิด GRP;(d) คอนกรีต CFRP ที่ปิดสนิท;(จ) คอนกรีตกึ่งสำเร็จรูป GRP
ประเภทที่สองคือการกัดกร่อนของเสาคอนกรีตกึ่งสุญญากาศ CFRP และ GRP ภายใต้วงจรการละลายน้ำแข็งและการสัมผัสกับซัลเฟต ดังแสดงในรูปที่ 4b, cการตรวจสอบด้วยสายตา (กำลังขยาย 1 เท่า) แสดงให้เห็นว่ามีผงสีขาวค่อยๆ ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของชั้นเส้นใย ซึ่งจะหลุดออกไปอย่างรวดเร็วพร้อมกับจำนวนรอบการละลายน้ำแข็งที่เพิ่มขึ้นการสึกกร่อนของพื้นผิวไม่จำกัดของคอนกรีต FRP กึ่งปิดสนิทเริ่มเด่นชัดขึ้นเมื่อจำนวนรอบการละลายน้ำแข็งเพิ่มขึ้นปรากฏการณ์ที่มองเห็นได้ของ "ท้องอืด" (พื้นผิวเปิดของสารละลายของเสาคอนกรีตกำลังจะพังทลาย)อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์การหลุดลอกถูกขัดขวางบางส่วนจากการเคลือบคาร์บอนไฟเบอร์ที่อยู่ติดกัน)ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ เส้นใยคาร์บอนสังเคราะห์จะปรากฏเป็นเส้นสีขาวบนพื้นสีดำที่กำลังขยาย 400 เท่าเนื่องจากเส้นใยมีรูปร่างกลมและสัมผัสกับแสงที่ไม่สม่ำเสมอ จึงปรากฏเป็นสีขาว แต่กลุ่มเส้นใยคาร์บอนเป็นสีดำไฟเบอร์กลาสในตอนแรกมีลักษณะเป็นเกลียวสีขาว แต่เมื่อสัมผัสกับกาวจะโปร่งใสและมองเห็นสถานะของคอนกรีตภายในไฟเบอร์กลาสได้อย่างชัดเจนไฟเบอร์กลาสมีสีขาวสว่างและสารยึดเกาะเป็นสีเหลืองทั้งสองมีสีอ่อนมากดังนั้นสีของกาวจะซ่อนเส้นใยไฟเบอร์กลาสทำให้โดยรวมมีโทนสีเหลืองคาร์บอนและใยแก้วได้รับการปกป้องจากความเสียหายจากเรซินอีพอกซีภายนอกเมื่อการโจมตีด้วยการละลายน้ำแข็งเพิ่มจำนวนขึ้น ช่องว่างมากขึ้นและผลึกสีขาวบางส่วนก็ปรากฏให้เห็นบนพื้นผิวเมื่อวงจรการแช่แข็งซัลเฟตเพิ่มขึ้น สารยึดเกาะจะค่อยๆ บางลง สีเหลืองจะหายไปและมองเห็นเส้นใยได้
ประเภทที่สามคือการกัดกร่อนของคอนกรีต CFRP และ GRP ที่ปิดสนิทภายใต้วัฏจักรการละลายน้ำแข็งและการสัมผัสกับซัลเฟต ดังแสดงในรูปที่ 4d, e.อีกครั้ง ผลลัพธ์ที่สังเกตได้จะคล้ายกับผลลัพธ์ของส่วนจำกัดประเภทที่สองของเสาคอนกรีต
เปรียบเทียบปรากฏการณ์ที่สังเกตได้หลังจากใช้วิธีการกักกันทั้งสามวิธีที่อธิบายไว้ข้างต้นเนื้อเยื่อเส้นใยในคอนกรีต FRP ที่หุ้มฉนวนทั้งหมดยังคงเสถียรเมื่อจำนวนรอบการละลายน้ำแข็งเพิ่มขึ้นในทางกลับกัน ชั้นวงแหวนกาวจะบางลงบนพื้นผิวอีพอกซีเรซินส่วนใหญ่ทำปฏิกิริยากับไอออนไฮโดรเจนที่แอคทีฟในกรดซัลฟิวริกแบบวงแหวนเปิด และแทบไม่ทำปฏิกิริยากับซัลเฟต28ดังนั้นจึงถือได้ว่าการสึกกร่อนส่วนใหญ่เปลี่ยนคุณสมบัติของชั้นกาวอันเป็นผลมาจากวงจรการละลายน้ำแข็ง ซึ่งส่งผลให้ผลการเสริมแรงของ FRP เปลี่ยนไปพื้นผิวคอนกรีตของ FRP Semi-Hermetic Concrete มีลักษณะการสึกกร่อนเช่นเดียวกับพื้นผิวคอนกรีตที่ไม่มีข้อจำกัดชั้น FRP นั้นสอดคล้องกับชั้น FRP ของคอนกรีตที่ปิดสนิท และความเสียหายไม่ชัดเจนอย่างไรก็ตาม ในคอนกรีต GRP แบบกึ่งปิดสนิท จะเกิดรอยแตกร้าวขนาดใหญ่เมื่อแถบเส้นใยตัดกับคอนกรีตเปลือยการสึกกร่อนของพื้นผิวคอนกรีตที่สัมผัสจะรุนแรงขึ้นเมื่อจำนวนรอบการละลายน้ำแข็งเพิ่มขึ้น
การตกแต่งภายในของคอนกรีต FRP แบบปิดสนิท กึ่งปิด และไม่จำกัดแสดงให้เห็นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออยู่ภายใต้วงจรการละลายน้ำแข็งและการสัมผัสกับสารละลายซัลเฟตตัวอย่างถูกตัดตามขวางและสังเกตภาพตัดขวางโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่กำลังขยาย 400 เท่าบนมะเดื่อ5 แสดงภาพถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ระยะ 5 มม. 10 มม. และ 15 มม. จากรอยต่อระหว่างคอนกรีตและปูน ตามลำดับสังเกตได้ว่าเมื่อสารละลายโซเดียมซัลเฟตรวมกับการละลายน้ำแข็ง ความเสียหายของคอนกรีตจะค่อย ๆ ถูกทำลายลงตั้งแต่พื้นผิวจนถึงภายในเนื่องจากสภาพการสึกกร่อนภายในของคอนกรีตที่มีข้อจำกัด CFRP และ GFRP เหมือนกัน ส่วนนี้จึงไม่เปรียบเทียบวัสดุกักกันทั้งสองชนิด
การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ของด้านในของส่วนคอนกรีตของเสา: (ก) จำกัดด้วยไฟเบอร์กลาส;(b) กึ่งปิดด้วยไฟเบอร์กลาส(ค) ไม่จำกัด
การสึกกร่อนภายในของคอนกรีตปิดล้อม FRP แสดงไว้ในรูปที่5 ก.มองเห็นรอยแตกขนาด 5 มม. พื้นผิวค่อนข้างเรียบ ไม่มีการตกผลึกพื้นผิวเรียบไม่มีผลึก หนา 10 ถึง 15 มม.การสึกกร่อนภายในของคอนกรีตกึ่งสุญญากาศ FRP แสดงในรูปที่5 B. รอยแตกและผลึกสีขาวมองเห็นได้ที่ 5 มม. และ 10 มม. และพื้นผิวเรียบที่ 15 มม.รูปที่ 5c แสดงส่วนของเสาคอนกรีต FRP ที่พบรอยร้าวขนาด 5, 10 และ 15 มม.ผลึกสีขาวสองสามก้อนในรอยแตกเริ่มหายากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อรอยแตกเคลื่อนจากด้านนอกของคอนกรีตเข้าไปด้านในเสาคอนกรีตไม่มีที่สิ้นสุดมีการสึกกร่อนมากที่สุด รองลงมาคือเสาคอนกรีตกึ่งสำเร็จรูป FRPโซเดียมซัลเฟตมีผลเล็กน้อยต่อการตกแต่งภายในของตัวอย่างคอนกรีต FRP ที่ปิดล้อมอย่างสมบูรณ์มากกว่า 100 รอบการละลายน้ำแข็งสิ่งนี้บ่งชี้ว่าสาเหตุหลักของการสึกกร่อนของคอนกรีต FRP ที่มีข้อจำกัดทั้งหมดนั้นเกี่ยวข้องกับการกัดเซาะและการละลายน้ำแข็งในช่วงเวลาหนึ่งการสังเกตภาพตัดขวางแสดงให้เห็นว่าส่วนทันทีก่อนที่จะแช่แข็งและละลายนั้นเรียบและไม่มีมวลรวมเมื่อคอนกรีตแข็งตัวและละลาย จะมองเห็นรอยแตกได้ เช่นเดียวกับมวลรวม และผลึกเม็ดละเอียดสีขาวจะถูกปกคลุมอย่างหนาแน่นด้วยรอยแตกการศึกษา27 แสดงให้เห็นว่าเมื่อเทคอนกรีตลงในสารละลายโซเดียมซัลเฟต โซเดียมซัลเฟตจะแทรกซึมเข้าไปในคอนกรีต ซึ่งบางส่วนจะตกตะกอนเป็นผลึกโซเดียมซัลเฟต และบางส่วนจะทำปฏิกิริยากับซีเมนต์ผลึกโซเดียมซัลเฟตและผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยามีลักษณะเป็นเม็ดสีขาว
FRP จำกัด รอยแตกของคอนกรีตอย่างสมบูรณ์ในการกัดเซาะแบบคอนจูเกต แต่ส่วนนั้นเรียบโดยไม่มีการตกผลึกในทางกลับกัน ส่วนคอนกรีต FRP แบบกึ่งปิดและคอนกรีตไม่จำกัดขนาดได้พัฒนารอยร้าวภายในและการตกผลึกภายใต้การกัดเซาะแบบคอนจูเกตตามคำอธิบายของภาพและการศึกษาก่อนหน้า29 กระบวนการกัดเซาะรอยต่อของคอนกรีต FRP แบบไม่จำกัดและกึ่งจำกัดนั้นแบ่งออกเป็นสองขั้นตอนขั้นตอนแรกของการแตกร้าวของคอนกรีตเกี่ยวข้องกับการขยายตัวและการหดตัวระหว่างการละลายน้ำแข็งเมื่อซัลเฟตแทรกซึมเข้าไปในคอนกรีตและมองเห็นได้ ซัลเฟตที่เกี่ยวข้องจะเติมรอยแตกที่เกิดจากการหดตัวจากปฏิกิริยาการละลายน้ำแข็งและปฏิกิริยาไฮเดรชั่นดังนั้นซัลเฟตจึงมีผลปกป้องคอนกรีตในระยะแรกเป็นพิเศษและสามารถปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของคอนกรีตได้ในระดับหนึ่งขั้นตอนที่สองของการโจมตีด้วยซัลเฟตยังคงดำเนินต่อไป โดยเจาะเข้าไปในรอยแตกหรือช่องว่างและทำปฏิกิริยากับซีเมนต์เพื่อสร้างสารส้มส่งผลให้รอยร้าวมีขนาดใหญ่ขึ้นและเกิดความเสียหายได้ในช่วงเวลานี้ ปฏิกิริยาการขยายตัวและการหดตัวที่เกี่ยวข้องกับการแช่แข็งและการละลายจะทำให้คอนกรีตเสียหายภายในมากขึ้น ส่งผลให้ความสามารถในการรับน้ำหนักลดลง
บนมะเดื่อ6 แสดงการเปลี่ยนแปลงค่า pH ของสารละลายเคลือบคอนกรีตสำหรับวิธีการจำกัดสามวิธีที่ตรวจสอบหลังจาก 0, 25, 50, 75 และ 100 รอบการละลายน้ำแข็งมอร์ตาร์คอนกรีต FRP แบบไม่จำกัดและกึ่งปิดมีค่า pH เพิ่มขึ้นเร็วที่สุดจาก 0 ถึง 25 รอบการละลายน้ำแข็งค่า pH ของพวกเขาเพิ่มขึ้นจาก 7.5 เป็น 11.5 และ 11.4 ตามลำดับเมื่อจำนวนรอบการละลายน้ำแข็งเพิ่มขึ้น ค่า pH ที่เพิ่มขึ้นจะค่อยๆ ช้าลงหลังจาก 25-100 รอบการละลายน้ำแข็งค่า pH ของพวกเขาเพิ่มขึ้นจาก 11.5 และ 11.4 เป็น 12.4 และ 11.84 ตามลำดับเนื่องจากคอนกรีต FRP ที่มีพันธะอย่างสมบูรณ์ครอบคลุมชั้น FRP จึงเป็นเรื่องยากที่สารละลายโซเดียมซัลเฟตจะซึมผ่านได้ในขณะเดียวกันก็เป็นเรื่องยากที่ส่วนประกอบของซีเมนต์จะแทรกซึมเข้าไปในสารละลายภายนอกได้ดังนั้น ค่า pH จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจาก 7.5 เป็น 8.0 ระหว่าง 0 ถึง 100 รอบการละลายน้ำแข็งสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงค่า pH มีการวิเคราะห์ดังนี้ซิลิเกตในคอนกรีตจะรวมตัวกับไฮโดรเจนไอออนในน้ำเพื่อสร้างกรดซิลิซิก และ OH- ที่เหลือจะเพิ่มค่า pH ของสารละลายอิ่มตัวการเปลี่ยนแปลงของ pH นั้นชัดเจนมากขึ้นระหว่าง 0-25 รอบการละลายน้ำแข็งและเห็นได้น้อยกว่าระหว่าง 25-100 รอบการละลายน้ำแข็ง30อย่างไรก็ตาม พบว่าค่า pH เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องหลังจากผ่านไป 25-100 รอบการละลายน้ำแข็งสิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าโซเดียมซัลเฟตทำปฏิกิริยาทางเคมีกับภายในคอนกรีต ทำให้ค่า pH ของสารละลายเปลี่ยนไปการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีแสดงว่าคอนกรีตทำปฏิกิริยากับโซเดียมซัลเฟตได้ดังนี้
สูตร (3) และ (4) แสดงให้เห็นว่าโซเดียมซัลเฟตและแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในซีเมนต์ก่อตัวเป็นยิปซั่ม (แคลเซียมซัลเฟต) และแคลเซียมซัลเฟตจะทำปฏิกิริยากับแคลเซียมเมตาอะลูมิเนตในซีเมนต์เพื่อสร้างผลึกสารส้มปฏิกิริยา (4) มาพร้อมกับการก่อตัวของ OH- พื้นฐาน ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของค่า pHนอกจากนี้ เนื่องจากปฏิกิริยานี้สามารถผันกลับได้ ค่า pH จะเพิ่มขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งและเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ
บนมะเดื่อ7a แสดงการสูญเสียน้ำหนักของคอนกรีต GRP ที่ปิดสนิท กึ่งปิด และเชื่อมต่อระหว่างรอบการละลายน้ำแข็งในสารละลายซัลเฟตการเปลี่ยนแปลงการสูญเสียมวลที่ชัดเจนที่สุดคือคอนกรีตไม่จำกัดคอนกรีตไม่จำกัดปริมาณสูญเสียไปประมาณ 3.2% ของมวลหลังจากการโจมตีด้วยน้ำแข็งละลาย 50 ครั้ง และประมาณ 3.85% หลังจากการโจมตีด้วยน้ำแข็งละลาย 100 ครั้งผลการวิจัยพบว่าผลกระทบของการกัดเซาะแบบคอนจูเกตต่อคุณภาพของคอนกรีตไหลอิสระลดลงเมื่อจำนวนรอบการละลายน้ำแข็งเพิ่มขึ้นอย่างไรก็ตาม เมื่อสังเกตพื้นผิวของตัวอย่างพบว่าการสูญเสียปูนหลังจาก 100 รอบการละลายน้ำแข็งมีมากกว่าหลังจาก 50 รอบการละลายน้ำแข็งเมื่อรวมกับการศึกษาในส่วนที่แล้ว สามารถตั้งสมมติฐานได้ว่าการซึมผ่านของซัลเฟตในคอนกรีตทำให้การสูญเสียมวลช้าลงในขณะเดียวกันสารส้มและยิปซั่มที่สร้างขึ้นภายในยังส่งผลให้น้ำหนักลดลงช้าลงตามที่สมการเคมี (3) และ (4) ทำนายไว้
การเปลี่ยนแปลงน้ำหนัก: (a) ความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักและจำนวนรอบการแช่แข็ง-ละลาย;(b) ความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงมวลกับค่า pH
การเปลี่ยนแปลงการสูญเสียน้ำหนักของคอนกรีตกึ่งสุญญากาศ FRP จะลดลงก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้นหลังจาก 50 รอบการละลายน้ำแข็ง การสูญเสียมวลของคอนกรีตไฟเบอร์กลาสกึ่งสุญญากาศจะอยู่ที่ประมาณ 1.3%การสูญเสียน้ำหนักหลังจาก 100 รอบคือ 0.8%ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าโซเดียมซัลเฟตแทรกซึมเข้าไปในคอนกรีตที่ไหลอย่างอิสระนอกจากนี้ การสังเกตพื้นผิวของชิ้นทดสอบยังพบว่าแถบไฟเบอร์สามารถต้านทานการหลุดลอกของมอร์ต้าในพื้นที่เปิดโล่งได้ จึงช่วยลดการสูญเสียน้ำหนักได้
การเปลี่ยนแปลงการสูญเสียมวลของคอนกรีต FRP ที่ปิดล้อมทั้งหมดนั้นแตกต่างจากสองแบบแรกมวลไม่สูญเสีย แต่เพิ่มหลังจากการพังทลายของน้ำแข็งละลาย 50 ครั้ง มวลเพิ่มขึ้นประมาณ 0.08%หลังจาก 100 ครั้ง มวลของมันเพิ่มขึ้นประมาณ 0.428%เมื่อเทคอนกรีตจนหมดแล้ว ปูนที่อยู่บนผิวคอนกรีตจะไม่หลุดออกและไม่ทำให้คุณภาพลดลงในทางกลับกัน การแทรกซึมของน้ำและซัลเฟตจากพื้นผิวที่มีเนื้อหาสูงเข้าสู่ภายในของคอนกรีตที่มีเนื้อหาต่ำยังช่วยปรับปรุงคุณภาพของคอนกรีตอีกด้วย
ก่อนหน้านี้มีการศึกษาหลายชิ้นเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างค่า pH และการสูญเสียมวลในคอนกรีตจำกัด FRP ภายใต้สภาวะการกัดกร่อนงานวิจัยส่วนใหญ่กล่าวถึงความสัมพันธ์ระหว่างการสูญเสียมวล โมดูลัสยืดหยุ่น และการสูญเสียความแข็งแรงเป็นหลักบนมะเดื่อ7b แสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่า pH ของคอนกรีตและการสูญเสียมวลภายใต้ข้อจำกัดสามประการมีการเสนอแบบจำลองเชิงทำนายเพื่อทำนายการสูญเสียมวลคอนกรีตโดยใช้วิธีการกักเก็บสามวิธีที่ค่า pH ต่างกันดังที่เห็นในรูปที่ 7b ค่าสัมประสิทธิ์ของเพียร์สันมีค่าสูง แสดงว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างค่า pH และการสูญเสียมวลค่า r-squared ของคอนกรีตไม่จำกัดขนาด กึ่งจำกัด และคอนกรีตอัดแรงเต็มพิกัดเท่ากับ 0.86, 0.75 และ 0.96 ตามลำดับสิ่งนี้บ่งชี้ว่าการเปลี่ยนแปลงค่า pH และการสูญเสียน้ำหนักของคอนกรีตที่มีฉนวนทั้งหมดนั้นค่อนข้างเป็นเส้นตรงภายใต้สภาวะทั้งซัลเฟตและน้ำแข็งละลายในคอนกรีตไม่จำกัดและคอนกรีต FRP กึ่งสุญญากาศ ค่า pH จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นเมื่อซีเมนต์ทำปฏิกิริยากับสารละลายที่เป็นน้ำเป็นผลให้พื้นผิวคอนกรีตค่อยๆ ถูกทำลาย ซึ่งนำไปสู่การไร้น้ำหนักในทางกลับกัน ค่า pH ของคอนกรีตที่ปิดสนิทจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย เนื่องจากชั้น FRP ทำให้ปฏิกิริยาทางเคมีของซีเมนต์ช้าลงด้วยสารละลายน้ำดังนั้นสำหรับคอนกรีตที่ปิดสนิท จะไม่มีการสึกกร่อนของพื้นผิวที่มองเห็นได้ แต่จะเพิ่มน้ำหนักเนื่องจากความอิ่มตัวเนื่องจากการดูดซึมของสารละลายซัลเฟต
บนมะเดื่อ8 แสดงผลการสแกน SEM ของตัวอย่างที่กัดด้วยโซเดียมซัลเฟตแบบละลายน้ำแข็งกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนตรวจสอบตัวอย่างที่เก็บจากบล็อกที่นำมาจากชั้นนอกของเสาคอนกรีตรูปที่ 8a เป็นภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดของคอนกรีตที่ไม่ได้ปิดล้อมก่อนการพังทลายมีข้อสังเกตว่ามีรูจำนวนมากบนพื้นผิวของตัวอย่างซึ่งส่งผลต่อความแข็งแรงของเสาคอนกรีตก่อนที่จะละลายน้ำแข็งบนมะเดื่อ8b แสดงภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของตัวอย่างคอนกรีต FRP ที่หุ้มฉนวนทั้งหมดหลังจากรอบการแช่แข็ง-ละลาย 100 รอบอาจตรวจพบรอยแตกในตัวอย่างเนื่องจากการแช่แข็งและการละลายอย่างไรก็ตามพื้นผิวค่อนข้างเรียบและไม่มีคริสตัลอยู่ดังนั้นจึงมองเห็นรอยแตกที่ยังไม่ได้อุดได้ชัดเจนกว่าบนมะเดื่อ8c แสดงตัวอย่างคอนกรีต GRP กึ่งปิดสนิทหลังการกัดเซาะด้วยน้ำค้างแข็ง 100 รอบเห็นได้ชัดว่ารอยแตกกว้างขึ้นและมีเม็ดเกิดขึ้นระหว่างรอยแตกอนุภาคเหล่านี้บางส่วนยึดติดกับรอยแตกการสแกน SEM ของตัวอย่างเสาคอนกรีตไม่จำกัดแสดงในรูปที่ 8d ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่สอดคล้องกับกึ่งจำกัดเพื่ออธิบายองค์ประกอบของอนุภาคให้ชัดเจนยิ่งขึ้น อนุภาคในรอยร้าวได้รับการขยายเพิ่มเติมและวิเคราะห์โดยใช้ EDS สเปกโทรสโกปีโดยทั่วไปแล้วอนุภาคมีรูปร่างที่แตกต่างกันสามแบบจากการวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงาน ประเภทแรกดังแสดงในรูปที่ 9a คือผลึกบล็อกธรรมดาที่ประกอบด้วย O, S, Ca และธาตุอื่นๆ เป็นส่วนใหญ่จากการรวมสูตรก่อนหน้า (3) และ (4) สามารถระบุได้ว่าส่วนประกอบหลักของวัสดุคือยิปซั่ม (แคลเซียมซัลเฟต)อันที่สองแสดงในรูปที่ 9b;จากการวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงาน วัตถุดังกล่าวเป็นวัตถุที่ไม่มีทิศทางเป็นรูปวงแหวน และมีส่วนประกอบหลักคือ O, Al, S และ Caสูตรผสมแสดงให้เห็นว่าวัสดุส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารส้มบล็อกที่สามที่แสดงในรูปที่ 9c เป็นบล็อกที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งกำหนดโดยการวิเคราะห์สเปกตรัมพลังงาน ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบ O, Na และ S ปรากฎว่าส่วนใหญ่เป็นผลึกโซเดียมซัลเฟตกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแสดงให้เห็นว่าช่องว่างส่วนใหญ่เต็มไปด้วยผลึกโซเดียมซัลเฟต ดังแสดงในรูปที่ 9c พร้อมด้วยยิปซั่มและสารส้มจำนวนเล็กน้อย
ภาพตัวอย่างด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนก่อนและหลังการกัดกร่อน: (a) คอนกรีตเปิดก่อนการกัดกร่อน;(b) หลังจากการกัดกร่อน ไฟเบอร์กลาสถูกปิดผนึกอย่างสมบูรณ์(c) หลังจากการกัดกร่อนของคอนกรีตกึ่งปิด GRP;(d) หลังจากการกัดกร่อนของคอนกรีตเปิด
การวิเคราะห์ช่วยให้เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของตัวอย่างทั้งสามมีขนาด 1k × ทั้งหมด และพบรอยแตกและผลิตภัณฑ์จากการสึกกร่อนในภาพคอนกรีตไม่จำกัดระยะมีรอยแตกร้าวที่กว้างที่สุดและมีเมล็ดจำนวนมากคอนกรีตกึ่งอัดแรง FRP ด้อยกว่าคอนกรีตไร้แรงกดในแง่ของความกว้างของรอยร้าวและจำนวนอนุภาคคอนกรีต FRP ที่ปิดสนิทมีความกว้างของรอยแตกที่เล็กที่สุดและไม่มีอนุภาคหลังจากการกัดเซาะและละลายน้ำแข็งทั้งหมดนี้บ่งชี้ว่าคอนกรีต FRP ที่ปิดสนิทนั้นไวต่อการสึกกร่อนจากการแช่แข็งและการละลายน้อยที่สุดกระบวนการทางเคมีภายในเสาคอนกรีต FRP แบบกึ่งปิดและเปิดนำไปสู่การก่อตัวของสารส้มและยิปซั่ม และการแทรกซึมของซัลเฟตส่งผลต่อความพรุนในขณะที่วัฏจักรการละลายน้ำแข็งเป็นสาเหตุหลักของการแตกร้าวของคอนกรีต ซัลเฟตและผลิตภัณฑ์ของซัลเฟตจะไปอุดรอยแตกและรูพรุนบางส่วนในตอนแรกอย่างไรก็ตาม เมื่อปริมาณและเวลาของการสึกกร่อนเพิ่มขึ้น รอยร้าวจะขยายออกไปเรื่อยๆ และปริมาณสารส้มที่ก่อตัวเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดรอยร้าวแบบอัดขึ้นรูปในที่สุด การสัมผัสน้ำแข็งละลายและซัลเฟตจะลดความแข็งแรงของคอลัมน์